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电源提高总线抗扰度和非隔离电源的优势

时间:2019-07-15 来源:meanwellpower.net浏览次数:115

  RS-485总线是一种工业通讯中常用的现场总线,但一般工业控制环境较为恶劣,总线会受到比较多的外部干扰,影响其可靠性,其中电快速脉冲群骚扰(EFT)就是一种常见的干扰,今天我们来谈谈如何测试与排除脉冲群骚扰对RS-485总线的影响。

  一,脉冲群骚扰的来源。

  在工业控制环境中经常会出现雷电,短路,开关动作等具有电感负载的动作而产生的瞬时干扰,这些干扰是一些短暂的高能量的脉冲骚扰,具有脉冲成群出现,脉冲的上升时间比较短暂,脉冲的重复频率较高等特点,这些干扰会耦合到RS-485总线上,由于这些脉冲不是单个脉冲,而是一连串的脉冲,因此会在RS-485总线上产生积累,使骚扰的电压幅值超过RS-485收发器的噪声容限,引起通信错误。

  同时由于这些脉冲骚扰的周期明纬电源较短,每个脉冲的出现的间隔时间较短,当第一个脉冲骚扰还未消失时,第二个脉冲就紧跟而来,对于RS-485总线上的寄生电容和RS-485收发器的结电容来说,在还没有放电完就又开始充电,并且通常寄生电容较小,较小的能量就可以达到较高的电压,容易损坏RS-485收发器,影响RS-485总线通信可靠性。

  二,脉冲群骚扰产生原理。

  脉冲群骚扰源的电压大小取决于负载电路的电感,负载断开的速度等因素,以开关动作为例,由于开关打开瞬间动静触头之间的距离比较近,电路中的电感感应出来的反电动势足以将触头间的空气间隙击穿,电路开始导通,但这一放电过程的时间非常短暂,此时电路将产生一个前沿脉冲为ns级,宽度达到几十ns级,幅度几千伏以上的高压小脉冲。

  当上述脉冲结束后,电路台湾明纬开始重复电感性负载产生反电动势和通过开关动静触头间的空气间隙放电的过程,这一过程将一直进行,直到贮存在电感性能负载中的能量足够低,再也产生不了上述放电过程为止,这些干扰会耦合到RS-485总线上,形成较大的干扰,影响通信的可靠性。

  三,提高电快速脉冲群抗扰能力的措施。

  电快速脉冲群抗扰是共模干扰,可以采用滤波,吸收或者隔离的方式进行抑制。

  1,RS-485总线隔离。

  在电路中加入隔离是最常用的总线抗干扰措施之一,例如致远电子的隔离RS-485收发模块RSM485PHT(自动收发),RSM485PCHT,RSM485PCT以及RSM485ECHT等,收发模块内部集成了信号隔离和电源隔离功能于一身,在不加外部保护电路的情况下,可以达到IEC。

  meanwell61000-4-4±2kV(B等级,RS-485端口浮地情况下进行测试),如果需要更高的等级可以根据实际情况再增加以下保护措施,如图1所示为RSM3485PHT隔离收发模块进行EFT测试图,模块外部未增加保护电路,即可通过IEC。

  61000-4-4±2kV(B等级)。

  2,增加铁氧体磁环吸收干扰。

  在设备入口端增加铁氧体磁环可有效吸收干扰,同时增加通信线在铁氧体磁环中的匝数可以增加干扰的吸收效果。

  首先,非隔离Buck拓扑电路器件少,电路简单,控制器通过控制Buck电路的开关MOSFET管T1并让它工作在截止或饱和区来使输入输出达到伏秒平衡,从而得到我们所期望的输出电压。

  其次,其相较于隔离电源转换效率更高,由于少了变压器的能量传递损耗,与使晶体管工创联电源作在放大区的传统LDO三端稳压器比起来损耗更低,两者裸机大小差不多,但LDO线性电源由于效率低需要加散热片,而非隔离BUCK电源可直接用电路中无需散热片。

  非隔离Buck电源之所以能有这样的优势,(是由于使用了高集成的Buck芯片)是由于使用了集成Buck降压转换芯片,该芯片以Buck拓扑为框架将各种保护电路嵌入芯片内,使得Buck降压电源模块更加安全可靠,下图3为某品牌的小体积降压转换芯片内部电路框图,其尺寸长宽仅为3mmx2mm,具有短路保护,过热关断保护,欠压保护等功能,电路环路采用电压,电流双环控制,使得系统的稳定性更好,拥有不错的电压调整率与负载调整率,并且该类IC为了提高轻载效率,在轻载时自动进入调频模式,通过降低开关频率及损耗来提高轻载效率。

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